De auteur van het project was Frank Gehry: dit is zijn eerste baan in zijn geboorteplaats. The Gallery onderscheidt zich van de meeste van zijn andere museumgebouwen door terughoudendheid, de afwezigheid van expressieve "gebaren", misschien zelfs een zekere bescheidenheid.
Het Gallery-complex is een herzien en vergroot ensemble van gebouwen uit verschillende tijden, gevormd gedurende de 20e eeuw. Gehry verving enkele van de latere delen door nieuwe gebouwen, waardoor het algemene plan duidelijker werd en ook de AGO-tentoonstellingsruimte aanzienlijk werd vergroot.
De hoofdgevel van het museum lijkt op de romp van een zeilboot of de zijkant van een enorme vis: een ronde glazen wand verbergt een houten frame en plankenwanden van de beeldenhal "Gallery Italy", die uitkomt in de ruimte van de stad. Het bevindt zich op de tweede verdieping van het gebouw, boven de entree, en het volume wordt geflankeerd door twee "panelen" van glas en staal.
Boven de achtergevel van de galerie, met uitzicht op het park, domineert de kubus van hedendaagse kunsthallen omhuld met blauwe titaniumplaten, gecentreerd op de spiraalvormige hoofdtrap van het museum, die gedeeltelijk naar buiten uitsteekt.
De hoofdingang van AGO komt uit in een kleine lobby, waardoor er een kronkelende hellingbaan naar de gangen is: je moet er langzamer op rijden, wat de juiste sfeer voor bezoekers creëert. Het centrum van het museumcomplex is de Walker's Courtyard, gebouwd in de jaren 1920 en zorgvuldig gerenoveerd door Frank Gehry. Het enige moderne element is een trap die tot een kronkelig lint is gekruld en naar de afdeling moderne kunst leidt, die de architect helemaal zelf heeft gemaakt (Gehry heeft de meeste andere tentoonstellingsruimten intact gelaten). Dit zijn ruime kamers met ramen die uitkijken op het park; ook veel hebben glazen plafonds. Voor het gemak van de curatoren zijn sommige van deze kamers opgedeeld in kleinere secties die bij elke tentoonstelling passen.
Critici hebben al het aangename verschil opgemerkt tussen de gerenoveerde Gallery of Ontario en het Royal Ontario Museum, dat vorig jaar dezelfde transformatie onderging: toen was Daniel Libeskind verantwoordelijk voor de reconstructie en creëerde hij een dramatische 'architectuur voor architectuur', die weinig te maken had met de belangrijkste functie - de tentoonstelling van kunstwerken. De reden hiervoor is dat Libeskind een vreemde is in Toronto, en Frank Gehry groeide op in een huis op een paar blokken van het Gallery-complex, en voor hem werd het werken aan haar project een soort reis naar het verleden, die ongetwijfeld het "atypisch" voor zijn werk dit discrete en poëtische gebouw.